جداسازی لرزه ‌ای

مفهوم جداسازی لرزه‌ ای بسیار ساده است. جداگر لرزه ای معمولاً در ترازی بین سازه و پی (یا در مورد پل‌ها بین عرشه و پایه) نصب می‌شود و چون سختی افقی نسبتاً کمی دارد، سازه را از مولفه‌های افقی زمین‌ لرزه جدا می‌کند. این امر فرکانس طبیعی سازه را نسبت به فرکانس حالت جداسازی لرزه ای ‌نشده به میزان قابل‌ توجهی کاهش داده و آن را از محدوده تشدید، که معمولاً در فرکانس‌ های بالا رخ می‌دهد، دور می‌سازد.

به این طریق اولین مد ارتعاشی سازه‌ ی جداسازی شده تنها شامل تغییر شکل سامانه‌ ی جداگر لرزه ای می ‌شود و روسازه تقریباً به صورت صلب تغییر مکان می‌دهد. مدهای بالاتری که باعث ایجاد تغییر شکل در سازه می‌شود، بر مد اول ارتعاشی و حرکت زمین عمود می‌باشد. این مودهای بالاتر در حرکت مشارکت نمی‌کند، بنابراین انرژی بالای لرزه‌ ای در این فرکانس‌های بالا، به سازه منتقل نخواهد شد. در واقع هدف از جداسازی لرزه ‌ای جذب انرژی زلزله نیست (برخلاف میراگر ها یا مفاصل پلاستیک در سازه)، بلکه هدف تغییر مدهای ارتعاشی سازه و انحراف انرژی زلزله است.

در واقع مهمترین اثر جداسازی لرزه ای، افزایش دوره تناوب سازه ها از مقدار ۰/۱ تا ۱ ثانیه، که در آن امکان اعمال شتاب های بالا به سیستم وجود دارد، به بازه ۲ تا ۳ ثانیه است. علاوه بر این، به دلیل وجود مکانیزمی جهت افزایش میرایی در جداساز لرزه ای، مقادیر استهلاک انرژی بالاتری نیز حاصل می گردد. تقاضای تغییرمکانی افزایش یافته که ناشی از انتقال دوره ی تناوب می باشد نیز توسط تجهیزات جداساز لرزه ای تحمل شده که اجازه می دهد روسازه به صورت یک جسم صلب حرکت کند.

مفهوم جداساز لرزه ای tis
جداسازی لرزه ای چیست

راه حل چالشی بزرگ در مهندسی سازه​

می توان گفت که مهمترین چالش در مهندسی سازه در موضوع زلزله، کنترل همزمان دریفت (جابجایی نسبی) و شتاب طبقات است. در طرح های متعارف برای کاهش شتاب باید سازه را شکل پذیر و نرم کرد که این معنی افزایش دریفت و تحمل مقداری خسارت سازه ای و تغییر شکل های غیرخطی است. برای کنترل و کاهش دریفت نیز باید سازه را سخت کرد که این به معنی بزرگتر شدن ابعاد و یا تعداد المان های باربر جانبی است و خود منجر به افزایش جذب انرژی زلزله در قالب نیرو و افزایش شتاب وارده بر طبقات است. بنا به آنچه در ادبیات فنی آمده است، تا به امروز عملی ترین راه حل برای کنترل همزمان دریفت و شتاب (بدون آنکه بر یکدیگر تأثیر منفی بگذارند)، استفاده از روش جداسازی لرزه ای است. در این فیلم به وضوح این مزیت مشاهده می شود.

سابقه کاربرد روش جداسازی لرزه ای

جداسازی لرزه ‌ای  ایده‌ ای با سابقه ‌ی بیش از صد سال است. اولین گزارش استفاده از جداسازی لرزه‌ ای به سال ۱۸۸۵ میلادی بر می‌گردد که مایلن  معروف به پدر زلزله‌شناسی نوین، ساختمانی را به کمک نوعی غلتک جداسازی نمود. همچنین در آگوست سال ۱۹۰۹ میلادی، کَلانترییانتس  پزشکی از اهالی شمال انگلستان، در نامه‌ای به مسؤل خدمات لرزه‌شناسی شیلی  در سن تیاگو ، روش ابداعی خویش را در ساخت سازه‌ها این گونه معرفی می‌کند: ((ساختمان‌های مهم در کشورهای لرزهخیز را می‌توان به کمک این اصل و روش، به صورت ایمن از زمین جدا نمود و در نتیجه به واسطه‌ی مفاصل روغن‌کاری شده‌ی آزاد ، زلزله شدت خود را در مواجهه با این سازه‌ ها از دست می‌ دهد.))
جدا نمودن کامل سازه‌ها از زمین در این روش، با هدف رهایی کامل سازه از تأثیرات زمین‌لرزه، به صورت یک ایده‌ آل در نظر گرفته شده و در طی سالیان گذشته تلاش شده است تا با ابداع و توسعه‌ ی روش‌ ها و تجهیزات گوناگون به این مهم نزدیک شد.

کاربردها

  • بیمارستان ها، مدارس، موزه ها، ساختمان های مسکونی و دیگر انواع ساختمان ها.
  • پل های راه و راه آهن.
  • بهسازی سازه های تاریخی و/یا قدیمی.
  • مخازن، انبارهای حاوی مواد خطرناک.
  • دیتاسنترها.